小さな暗号化アルゴリズム

お茶

TEAの2回のFeistelラウンド（1サイクル）[1]
一般的な
デザイナー	ロジャー・ニーダム、デイヴィッド・ウィーラー
初版	1994
後継者	エクスティア
暗号の詳細
キーサイズ	128ビット
ブロックサイズ	64ビット
構造	フェイステルネットワーク
ラウンド	可変; 推奨64 Feistelラウンド（32サイクル）
最高の公開暗号解読
TEAは等価鍵の問題を抱えており（本文参照、ケルシー他、1996年）、2 23の選択平文と2 32の時間計算量を必要とする関連鍵攻撃で解読できる。[2]標準的な単一秘密鍵設定でのTEAの最良の構造的暗号解読は、完全なコードブックよりも少ない時間で2 121.5ラウンドで21​​ラウンドを解読するゼロ相関暗号解読である[3]

暗号学において、Tiny Encryption Algorithm ( TEA ) は、記述と実装が簡単で、通常は数行のコードで済むブロック暗号です。ケンブリッジコンピュータ研究所のDavid WheelerとRoger Needhamによって設計され、1994 年にルーベンで開催されたFast Software Encryptionワークショップで初めて発表され、そのワークショップの議事録で初めて公開されました。^[4]

この暗号はいかなる特許の対象にもなりません。

TEA は 2 つの 32 ビット符号なし整数(64 ビットデータブロックから導出可能) を操作し、128 ビットの キーを使用します。TEA は、推奨 64 ラウンドのFeistel 構造を持ち、通常はサイクルと呼ばれるペアで実装されます。TEA のキースケジュールは非常に単純で、すべてのキーマテリアルを各サイクルでまったく同じ方法で混合します。ラウンドの対称性に基づく単純な攻撃を防ぐため、魔法定数の異なる倍数が使用されます。魔法定数 2654435769 または 0x9E3779B9 は⌊2 ³² ⁄ 𝜙⌋になるように選択されます。ここで𝜙は黄金比です(何も隠していない数字として)。^[4]

TEA にはいくつかの弱点があります。最も顕著なのは、等価キーの問題です。各キーは他の 3 つのキーと等価であるため、有効なキー サイズは 126ビットしかありません。^[5]その結果、TEA は暗号ハッシュ関数としては特に不向きです。この弱点により、 MicrosoftのXboxゲーム コンソールをハッキングする 方法が生まれ、この暗号はハッシュ関数として使用されました。^[6] TEA は、関連キー ペアで2 ²³の選択平文を必要とし、計算時間は 2 ^32である関連キー攻撃にも弱いです。 ^[2] これらの弱点を考慮して、XTEA暗号が設計されました。

最初に公開された TEA のバージョンには、セキュリティを強化するための拡張機能を組み込んだ 2 番目のバージョンが追加されました。ブロック TEA ( XTEAとともに指定) は、オリジナルの 64 ビット ブロックの代わりに、任意のサイズのブロックで動作します。

1998 年に公開された第 3 バージョン ( XXTEA ) では、ブロック TEA アルゴリズムのセキュリティを強化するためのさらなる改善が説明されました。

以下は、David WheelerとRoger Needhamによってパブリックドメインに公開されたC言語の参照暗号化および復号化ルーチンの改変版です。 ^[4]

#include <stdint.h> 

void encrypt ( uint32_t v [ 2 ], const uint32_t k [ 4 ]) { uint32_t v0 = v [ 0 ], v1 = v [ 1 ], sum = 0 , i ; /* セットアップ */ uint32_t delta = 0x9E3779B9 ; /* キースケジュール定数 */ uint32_t k0 = k [ 0 ], k1 = k [ 1 ], k2 = k [ 2 ], k3 = k [ 3 ]; /* キャッシュキー */ for ( i = 0 ; i < 32 ; i ++ ) { /* 基本サイクル開始 */ sum += delta ; v0 += (( v1 << 4 ) + k0 ) ^ ( v1 + sum ) ^ (( v1 >> 5 ) + k1 ); v1 += (( v0 << 4 ) + k2 ) ^ ( v0 + sum ) ^ (( v0 >> 5 ) + k3 ); } /* サイクルの終了 */ v [ 0 ] = v0 ; v [ 1 ] = v1 ; }       
                   
                          
           
                                 
          
                    
                    
                                                  
     


void decrypt ( uint32_t v [ 2 ], const uint32_t k [ 4 ]) { uint32_t v0 = v [ 0 ], v1 = v [ 1 ], sum = 0xC6EF3720 , i ; /* セットアップ; 合計は (delta << 5) & 0xFFFFFFFF */ uint32_t delta = 0x9E3779B9 ; /* キースケジュール定数 */ uint32_t k0 = k [ 0 ], k1 = k [ 1 ], k2 = k [ 2 ], k3 = k [ 3 ]; /* キャッシュ キー */ for ( i = 0 ; i < 32 ; i ++ ) { /* 基本サイクルの開始 */ v1 -= (( v0 << 4 ) + k2 ) ^ ( v0 + sum ) ^ (( v0 >> 5 ) + k3 ); v0 -= (( v1 << 4 ) + k0 ) ^ ( v1 + sum ) ^ (( v1 >> 5 ) + k1 );合計-=デルタ; } /* サイクルの終了 */ v [ 0 ] = v0 ; v [ 1 ] = v1 ; }       
          
                          
           
                                 
                    
                    
          
                                                  
     

参照実装はマルチバイトの数値に対して動作することに注意してください。元の論文では、バイナリやその他のコンテンツから動作する数値をどのように導出するかは指定されていません。

• RC4 – TEA と同様に、実装が非常に簡単になるように設計されたストリーム暗号です。
• XTEA – Block TEA の後継の最初のバージョン。
• XXTEA – ブロック TEA の後継を修正しました。
• Treyfer – 64 ビットのキー サイズとブロック サイズを持つシンプルでコンパクトな暗号化アルゴリズム。

• Andem, Vikram Reddy (2003)。「Tiny Encryption Algorithm の暗号解析、修士論文」(PDF)。タスカルーサ: アラバマ大学。
• Hernández, Julio César、Isasi, Pedro、Ribagorda, Arturo (2002)。「1 ラウンド TEA の暗号解析への遺伝的アルゴリズムの応用」。2002年人工知能とその応用に関するシンポジウムの議事録。
• Hernández, Julio César、Sierra, José María、Isasi, Pedro、Ribargorda, Arturo (2003)。「ブロック暗号 TEA への応用による、暗号マッピングの効率的な識別子の発見」。2003年進化計算会議、2003 年。CEC '03。第 3 巻。pp. 2189–2193。doi :10.1109/CEC.2003.1299943。hdl : 10016 / 3944。ISBN 978-0-7803-7804-9. S2CID  62216777。
• Hernández, Julio César; Sierra, José María; Ribagorda, Arturo; Ramos, Benjamín; Mex-Perera, JC (2001)。「TEA とランダム順列の区別: TEA の縮小ラウンド バージョンには SAC がないか、ランダムな数値が生成されません」。暗号化とコーディング(PDF)。コンピュータ サイエンスの講義ノート。第 2260 巻。pp. 374–377。doi : 10.1007 / 3-540-45325-3_34。ISBN 978-3-540-43026-12012年4月26日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。
• Moon, Dukjae、Hwang, Kyungdeok、Lee, Wonil、Lee, Sangjin、Lim, Jongin (2002)。「縮小ラウンド XTEA および TEA の不可能差分暗号解析」。高速ソフトウェア暗号化(PDF)。コンピュータ サイエンスの講義ノート。第 2365 巻。pp. 49–60。doi : 10.1007 /3-540-45661-9_4。ISBN 978-3-540-44009-3。
• Hong, Seokhie; Hong, Deukjo; Ko, Youngdai; Chang, Donghoon; Lee, Wonil; Lee, Sangjin (2004)。「TEA と XTEA の差分暗号解析」。情報セキュリティと暗号学 - ICISC 2003。コンピュータ サイエンスの講義ノート。第 2971 巻。pp. 402–417。doi : 10.1007 /978-3-540-24691-6_30。ISBN 978-3-540-21376-5。

• TEA のテストベクトル
• Base64 を使用した XXTEA の JavaScript 実装 2006 年 4 月 28 日、Wayback Machineにアーカイブ
• XTEA の PHP 実装 (ドイツ語)
• XXTEA の JavaScript 実装
• XTEA の JavaScript および PHP 実装 (オランダ語テキスト)
• AVR ASM実装
• 小規模組み込みアプリケーション向け SEA スケーラブル暗号化アルゴリズム (Standaert、Piret、Gershenfeld、Quisquater - 2005 年 7 月 UCL ベルギー & MIT USA)